“海绵校园”建设研究

褚雪 侯鹏 尉海东 董彬

摘要：指出了临沂大学作为影响临沂市生态城市形象的重要部分，存在着夏秋多雨季积水难下渗和冬春季节水资源缺乏、水体污染多重矛盾。在充分调研临沂大学校园自然地理现状和校园规划的基础上，系统分析了临沂大学水管闽系统及存在不足，有针对性地从路面透水性铺装、屋顶设计、绿地系统、水系管网系统方面提出了海绵校园的改造提升方案。以期为临沂大学校园构建良好动态循环水系统、充分利用水资源和建设绿色校园提供科学依据。

关键词：海绵校园;临沂大学;积水;缺水，水资源利用

中图分类号：TU992

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2018）8-0156-03

1 引言

海绵城市又称低影响开发，是指城市如同一个巨大海绵体，降雨时吸收多余水分。储蓄水分，保持较好的下渗能力，在需要时将储存的水“释放”并加以合理利用[1]。海绵城市建设力求在集巾排水的传统上对城市管网系统进行创新，解决城市水安全、水资源、水环境问题[2]。2015年，临沂市顺利成为山东省海绵城市建设试点省级示范市。确定了国际雕塑公园改造项目、新东关棚户区改造项目、鲁商中心雨水收集利用项目、北城二期道路改造工程，将火车站片区作为城市海绵化示范区[3]，临沂大学作为海绵城市建设的推进区，三年来临沂市城市海绵化建设取得了突破性进展。

临沂大学作为临沂市的文化名片和生态城市的重要组成部分，进行海绵化校园建设具有重要意义。在夏秋季节，降雨量大，有时甚至会出现连绵阴雨天气，常导致临沂大学校园内出现内涝和水污染等问题。而冬春季节少雨易造成干旱，不得不靠抽取地下水进行草坪灌溉和路面洒水，因此，为充分利用水资源和建设绿色生态校园，对校园进行海绵化提升改造非常必要。鉴此，在临沂大学校园景观设计规划的基础上，结合“海绵城市”建设的理论，在实现“校园海绵化”方面进行有益探讨，以期为临沂大学校园构建良好动态循环水系统、充分利用水资源和建设绿色校园提供科学依据。

2 临沂大学“海绵校园”建设整体分析

临沂大学是一所具有77年悠久历史的特色大学，大学校园地处中纬地区，坐落于山东省南部的临沂市。主校区设计建筑总面积150万m2，集蒙山沂水之精华，是自然、人文环境和谐的生态化校园。校园夏季受季风影响多降雨，雨量充沛[4]，短时间内暴雨经常造成校园内多处内涝，排水不畅、低洼处积水较深，师生出行不便，且存在较大安全隐患。

“海绵校园”主要是综合借鉴海绵城市建设的相关研究，将海绵城市理论应用到校园环境建设之中[5]，即以保护自然生态为基本原则构建良好校园环境，保持海绵体的良好功效“渗透”和“吸收”，净化处理水资源，建立校园动态水循环系统[6]。临沂大学作为临沂市的形象名片和海绵城市建设的推进区，建设“海绵校园”非常重要也非常必要。

3 研究方法

分别于2016年和2017年的两个雨季（6～8月）进行调查。对临沂大学校园内的给排水系统、绿地、道路、人工水体等进行了详细调查，观测了校园内主要道路、教学区、办公区、餐厅和第一、第二生活区周围的各排水井的排水状况.同时监测校园中主要构筑物周边绿化而积和水渗透状态。对临沂大学护校河进行实地监测研究调查，观测记录校园内雨季积水情况，分析校园中排水系统存在的典型问题和道路积水原因。并在此基础上，提出海绵校园建设的建议。

4 結果与分析

4.1 校园排水现状

校园中各条道路两侧对称分布的排水井密度在7～9 m/个，游步道两侧平均每8m有1个排水井（表1）。其中致远路、锐思路、明义路的排水井分布密度较大，每隔7m就有1个排水井;书圣路的排水井密度较小，每8 m有1个排水井。总体来看，校园中排水井数量较多，基本满足校园日常排除积水要求。

校园中除道路外主要建筑区周围排水井分布密度为48～768 m2/个，平均每184.3 m2分布有1个排水井（表2）。餐厅和生活区排水井密度较大，并且出现多个面积较大的排水沟，教学办公区周围排水井密度最小，连片排水沟较少，音乐学院除外，音乐学院附近有大量的排水沟，因其位于缓坡处。明义楼片区分布排水井较少，并且地势偏低。校园中建筑物周围排水井、排水沟和绿化带充足，基本满足通长年份降雨排水需要。但局部排水井安排不尽合理，部分地段排水井过丁集中，导致了资源浪费，部分地段积水较多却少有排水井分布，排水困难。

校园内无论是教学楼、办公室还是宿舍楼，平楼顶居多，将不利于雨后雨水排放，残留的积水易造成楼顶裂隙渗漏，一方面浪费了雨水资源，另一方面也降低了楼顶的寿命。这在明义3号和4号楼表现尤为突出。

4.2 校园绿化带、绿地和路面分析

临沂大学校园内绿化程度较高，约占50%，主要建筑物周围均围绕绿化带。绿化带虽然具有吸水功能，但是部分设置不够合理。多数绿地或绿化带高于人行道和硬化路面，降雨较集中或者遭遇暴雨时不但无法储水，而且还经常会将绿化带的裸露土壤或草屑落叶等杂物冲刷下来，导致路面脏乱并且易堵塞排水口，影响正常排水。校园绿地大部分为平地，仅在图书馆右后面和明义1号楼后面建有下沉式绿地。但锐思楼东北角大片绿地则中间高四周低、明义楼周围的则是内高外低的倾斜式，均不利于降雨时蓄水和干旱时灌溉。校园内道路硬化面积大，雨水下渗缓慢.部分路面边缘高、中间低，造成地面低洼经常大面积积水，给过往行人带来不便。人行道为普通透水砖铺设，下渗能力差，稍有雨水就比较湿滑。

4.3 护校河、人工湖等系列水系分析

临沂大学主要包括两种水体，即景观池塘和景观河流，由于水资源短缺，两种水体尚未联通，未能实现水体的动态循环。加之水流较小，流动性差，降低了水体自净能力，水体经常发黑发臭。景观池塘水质也比较差，夏季变质发臭。因此，水系调控能力较差，汇水性差。夏季丰水期，景观水满溢出导致低洼处大量积水;枯水期，河流池塘均干涸，池塘中大量生物死亡，甚至露出池底，造成池底干裂。景观水系成为消极景观区域，硬质铺装面积的不断加大，使景观水系独立存在，缺乏动力调控机能。总之，校园水系网络不健全，水体缺乏科学有效管理，水体污染面积大，污染严重，景观效应小。

5 海绵校园建设建议

5.1 总体建设思路

在充分调研的基础上，提出了海绵校园建设推进总体思路。雨水降落到楼顶之后被收集起来，运用先进技术处理后利用。在教学楼顶建设生态试验基地或“空中花园”，既起到绿化作用又可以将雨水进行过滤，起到净化雨水的作用。路面采用透水性、渗透性良好的铺装，收集雨水再次利用或者通过采取一定设置将雨水快速渗到地底下参与循环。主要从绿地系统、道路、景观水系管网系统、屋顶设计4个方面设计。

5.2 楼顶设计

楼顶建设分为屋顶花园与雨水收集系统建设。绿色屋顶是最经济和方便维护的截蓄方式，尤其适应于学校和公共建筑的平面屋顶。这种绿色屋顶主要包括7层，最顶层为绿色植被、花草，具有观赏价值的同时兼具吸水蓄水和参与水循环的作用，植被层以下为慕质层，主要为植物提供生长的土壤，第三层为过滤层，具有净化功能，第四层、第五层的蓄排水盘和保湿毯具有防水功能，防止水分向下层下渗，最后是阻根层和结构层。在过滤层处连接管道，以通向校园总体管网系统。收集一些建筑中污染较轻的生活用水，经过必要的处理可用于校舍卫生间冲刷用水;储雨装置可安装在楼外地下或地上，连接屋顶雨落管，处理后用于消防或草坪灌溉等。平顶的教学楼和宿舍楼均可升级改造成这种绿色屋顶。在建设屋顶生态绿化系统的过程中，应该考虑提高房屋的利用率，校区屋顶的建设通过营造屋顶花园、屋顶草地、屋顶花棚、屋顶盆栽等来进行，这样不但充分利用水源，而且还可增加绿化面积、美化环境。

5.3 地面改用透水铺装

5.3.1 缝隙式透水铺装

这种铺装铺设原理是在路面砖相互组合衔接的铺设过程中，砖与砖之问留有缝隙，缝隙中填充陶粒、小石子或细砂等间隙较大物质。在这个铺装系统中，路面砖原料自身不具有透水性，主要借助板块铺设时预留的间隙进行地表水渗透。校园范围内的停车场、自行车停放区可采用此类方式进行道路铺设。

5.3.2 高强度自透水式环保铺装

该铺装由3～4层组成，最上层为高强度透水砖，第二层为透水混凝土，第三层为粗粒石子，最下层为大颗粒石子。铺装原料为孔隙结构，具有良好的透水透气性，降雨时可使雨水迅速下渗，沿孔隙渗入基层和土壤层，减轻排水和防洪压力，净化水质，防止水污染。无降雨时，孔隙具有透水换气作用，可作为土壤与空气的通道，保持土壤生物活性·还可调节地表局部空间的温度·缓解城市热岛效应。自透水式铺装表层可采用新型材料透水砖，暴雨后不积水，雪后不打滑，在易积水路段的人行道、第一生活区、第二生活区、大学生活动中心周围和广场均可采用此类铺装。

5.3.3 透水沥青路面

透水沥青路面又称排水沥青路面，指南较大孔隙率（压实后20%左右）的混合料作为路面结构层，能够在混合料内部形成排水通道的新型沥青混凝土面层，其实际上为单一粒径碎石，根据嵌挤机理形成骨架一空隙结构的开级配沥青混合料。这种路面具有减少积水，有效补充地下水，改善环境，减少污染、减小路表径流的优点。一般由透水面层、过滤层、基层、垫层、隔水层等构成，隔水层可使进入面层内部的水通过路面纵横坡，最终横向排除，并具有较强的力学强度。这种路面适用于校园内各主干道、广場、艺术中心等路面，可大大减少积水问题。

5.4 改进绿地系统

建议将而积较大的绿地改造为下沉式绿地。下沉式绿地的涵养地下水和控制地表径流能力较强，干旱时具有较强的抗旱能力，雨季又具有较强的蓄水能力。校园内的下沉式绿地可建成雨水花园式，既具有园林景观的优点又具有“海绵”的作用。另外，可在楼周围设置檀草沟，植草沟不但可调节雨水径流、降解污染物、补充地下水，还可增加空气湿度、降低城市热岛效应，作为海绵校园建设过程中重要水分输送通道是必不可少的一部分。

广场、操场绿地系统，主要为草地绿化，所需植物量极大，需要灌溉水量也极大，是校园绿地系统面积中最大的一部分。有些地方因为地形极为平坦不利于集水，所以导致降雨量虽大却大部分流失的状况。建议采取地区弧形微地形设计，使平坦的绿地系统崎岖化，形成多个崎岖面，增大吸水面积，在雨季积累水分。多余部分下渗，流入地下成为地下径流，回补地下水;剩余部分积水则可以通过连通系统进入蓄水装置以供其他利用。

5.5 优化校园水网系统

明义四号楼后面的路排水井数量偏少，下雨时易积水，暴雨来临时通行困难，建议在此处增加排水井的数量，以减轻排水压力。艺术中心由于有较大面积的建筑物输水量大，因此前面广场也需增加排水井的数量。

以校园原有景观为基础，将护校河与各种景观水塘打通，使水循环流动起来。以图书馆后面的下沉式绿地为中心，布设新型人工蓄水池、环保雨水管道、污水管道等基础设施，使校园每一个集水系统都连接起来，实现各处绿地路面与集水管道彼此连接，人工蓄水池与翠湖景观带的彼此补给，达到缓解内涝和雨水资源充分利用的目的。

参考文献：

[1]仇保兴.海绵城市（LID）的内涵、途径与展望[J].建设科技，2015（1）：11～18.

[2]王文亮，李俊奇，王二松，等.海绵城市建设要点简析[J].建设科技，2015（1）：19～21.

[3]刘胜雪·于洪刚，董彬，等.临沂海绵城市建设推进研究[J].绿色科技，2016（20）：138～140.

4]张磊，潘婕，陶生才，等.基于标准化降水指数的近51a山东临沂市旱涝时空特征[J].干旱气象，2013（4）：695～701.

[5]王钰，唐洪亚，“海绵校园”排水系统问题分析与研究——以安徽建筑大学北校区为例[J].建筑与文化，2016（4）：242～243.

[6]徐进，陈则睿.基于“海绵城市”理念下的校园景观规划设计探讨[J].山西建筑，2016（22）;5～6.